Anais do XXXIV COBENGE. Passo Fundo: Ed. Universidade de Passo Fundo, Setembro de 2006.
ISBN 85-7515-371-4
A FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA E O ENSINO DE
ENGENHARIA: CONTEXTO E PERSPECTIVAS
Aline Pâmela Perfoll – [email protected]
Universidade para o Desenvolvimento do Alto Vale do Itajaí
Rua Dr. Guilherme Gemballa, 13
89160-000 – Rio do Sul - SC
Mikael Frank Rezende Junior – [email protected]
Universidade Federal de Itajubá, Instituto de Ciências Exatas
Departamento de Física e Química
Av. BPS 1303 - Pinheirinho
37500-903 – Itajubá - MG
Resumo: A Física Moderna e Contemporânea (FMC) abrange todo o avanço cientifico e
tecnológico desenvolvido nesta área de conhecimento a partir do final do século XIX com o
advento da Teoria da Relatividade Restrita de Einstein e os Quanta de Planck (e todo
desenvolvimento posterior da Física Quântica). Seu impacto inaugurou um novo período que
modificou não somente a nossa visão de mundo, mas a visão da própria Física e das
tecnologias. Contudo, raramente esses elementos estão presentes nos cursos voltados a áreas
tecnológicas, como no caso das Engenharias, onde a ausência desses elementos pode estar
suprimindo da formação tecnológica todas as beneficies teóricas e desenvolvimentos
decorrentes. O presente trabalho consiste na análise das ementas e estruturas curriculares de
diferentes cursos de graduação em Engenharia, visando detectar a presença de elementos da
Física do século XX, no intuito de fornecer um quadro com as principais frentes de formação
tecnológica, acompanhado de uma análise das Diretrizes e propostas para a inserção destes
tópicos no Ensino Superior. Neste exercício, constatou-se que um grande número de
Instituições de Ensino Superior simplesmente não menciona a FMC em suas estruturas
curriculares. Verificou-se também que Instituições que abordam tais elementos, fazem por
iniciativa própria, uma vez que não há uma legislação ou propostas que regulamentem tal
abordagem. Já no Ensino Médio, desde 1960 vem sendo discutidas propostas para a inserção
da FMC, mas pesquisas têm apontado que há ainda muitas dificuldades a serem enfrentadas,
como a formação docente e a falta de material didático específico.
Palavras-chave: Ensino de engenharia, Ensino médio, Física moderna e contemporânea.
Anais do XXXIV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia
11.55
1.
INTRODUÇÃO
Elementos da Física do século XX estão cada vez mais freqüentes em nosso dia-a-dia e,
consequentemente, nos meios de comunicação como jornais, revistas, internet e televisão1.
Devido a grande abrangência e facilidade ao acesso à informação, torna-se cada vez mais
comum, no cotidiano escolar, indagações feitas por estudantes sobre esses elementos: De
onde vem a energia das estrelas? Quais são os perigos e utilidades da energia nuclear? Como
funciona o aparelho de ressonância magnética? O que é a fotossíntese? Qual a importância
das descobertas de Einstein? Do que trata a Teoria das Cordas? Além de diversas outras
curiosidades envolvendo a radioatividade, os supercondutores, e as nanotecnologias.
Pesquisas têm mostrado que incentivos na formação escolar básica com o tratamento de
temas e tópicos de Física Moderna e Contemporânea (FMC), por vezes, podem influenciar a
escolha por carreiras voltadas para áreas científicas (Kalmus, 1992; Wilson, 1992; Stannard,
1990). Entretanto, a opção por carreiras científicas não tem se consolidado como uma regra
no espaço de escolarização básica. No Brasil, dentre o universo de alunos que optam por
cursos, por exemplo, de Física ou Engenharia, são raros aqueles que recebem durante o seu
período de escolarização básica qualquer tipo de formação referente à FMC. (Rezende Jr. e
Ricardo, 2003).
E apesar da presença constante e crescente da Física do Século XX em nosso dia-a-dia,
ainda não há no Brasil uma proposta efetiva para a inserção desses elementos em cursos de
graduação em Engenharia2.
Já no que tange ao Ensino Médio (EM), nas últimas décadas muito vem sendo estudado,
através de propostas (teórico-educacionais, legislacionais, didático-metodológicas, conceituais
e experimentais) para a inserção da FMC no EM. Tal preocupação já tem reflexos concretos
observados na produção de teses e dissertações, artigos e discussões em eventos
especializados que abordam esses assuntos e suas implicações no ensino em geral. Entretanto,
há ainda muitas dificuldades para serem enfrentadas.
“Mesmo considerando os obstáculos a superar, uma proposta curricular que se
pretenda contemporânea deverá incorporar como um dos seus eixos as tendências
apontadas para o século XXI. A crescente presença da ciência e da tecnologia nas
atividades produtivas e nas relações sociais, por exemplo, que, como
conseqüência, estabelece um ciclo permanente de mudanças, provocando rupturas
rápidas, precisa ser considerada”. (Brasil, 1999, p.12)
De forma geral, no presente argüiremos sobre a importância da FMC na educação básica,
e sua extensão aos cursos de graduação em Engenharia, conjuntamente com a análise de sua
presença na estrutura curricular atual dos cursos de engenharia, no intuito de promover uma
discussão sobre a relevância da presença de tais conceitos em cursos de formação básica de
engenheiros, o que oportunizaria ao profissional desta área uma preparação para aplicar
conhecimentos científicos ao desenvolvimento de estruturas, tecnologias, dispositivos e
processos adequados ao atendimento das necessidades humanas, contribuindo assim com o
desenvolvimento do país e o avanço da Ciência e Tecnologia de forma geral.
1
Que constituem, segundo Delizoicov e Angotti (1992), meios de educação não-formal.
2
Nas Diretrizes Curriculares dos Cursos de Engenharia – Parecer nº.: CNE/CES 1362/2001 – a Física faz parte
dos conteúdos básicos, entretanto simplesmente são requeridas práticas de laboratório, não especificando os
conteúdos que devem ser abordados.
Anais do XXXIV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia
11.56
2.
A FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA NA EDUAÇÃO BÁSICA
Dos objetivos apregoados pela legislação educacional vigente, deve-se admitir no Ensino
Médio (EM), independentemente da interpretação dada, a necessidade de contemplar alguns
aspectos básicos dessa área do conhecimento humano chamada Física, permitindo não
somente uma preparação para o Ensino Superior, mas também para uma intervenção mais
crítica que permita aos alunos pensar e interpretar o mundo que os rodeia.
O que se denomina por aspecto básico é constituído de um corpo de conhecimentos da
Física que permite uma discussão mais ampla de aspectos específicos de Ciência e Tecnologia
associados, visto que no mundo contemporâneo, esses conhecimentos quando
contextualizados socialmente, tornam-se importantes tanto para a inserção do cidadão no
mercado de trabalho quanto para uma melhor compreensão dos fenômenos da natureza e dos
artefatos tecnológicos que estão a sua volta. Acrescenta-se a isso o fato de que a Ciência
esteve e está presente em decisões socialmente significativas, legitimando discursos. Se não a
temos, no mínimo como ferramenta para negociações, não podemos sequer questionar, ou
adquirir um posicionamento acerca de importantes decisões que nos envolvem.
Nesta compreensão, os conhecimentos científicos e tecnológicos, quando abordados de
forma adequada na escola, devem dotar o individuo de um instrumental de pensamento e de
leitura de mundo para que se interprete e se transforme a sociedade. Porém, aparentemente é
no momento de cumprir esta função, de formação do homem-cidadão, que a escola
atualmente entra em contradição, pois os conteúdos e metodologias adotados na verdade não
tem atendido às necessidades dos indivíduos, qual seja, capacitá-los a uma intervenção efetiva
e ativa na sociedade contemporânea.
Incorpora-se aqui também a ausência dos conhecimentos além da fronteira dos clássicos
tradicionalmente desenvolvidos há várias décadas no EM, por exemplo, a Física e as
tecnologias desenvolvidas depois de 1900.
"Para o Ensino Médio meramente propedêutico atual, disciplinas científicas,
como a Física, têm omitido os desenvolvimentos realizados durante o século XX e
tratam de maneira enciclopédica e excessivamente dedutiva os conteúdos
tradicionais. Para uma educação com o sentido que se deseja imprimir, só uma
permanente revisão do que será tratado nas disciplinas garantirá atualização com
o avanço do conhecimento científico e, em parte, com sua incorporação
tecnológica.” (Brasil, 1999, p.209).
Neste sentido, atualmente não é mais necessário se remeter a extensas justificativas para
conduzir uma discussão sobre a necessidade, em caráter emergencial, de dispor aos alunos
que não seguirão carreiras científicas, elementos da Física do século XX. (Ostermann, 1999;
Terrazzan 1994) A inserção da FMC somente pelo conteúdo específico por si só já se
justificaria, mas é necessário ressaltar que, a partir dele, é possível caracterizar um grandioso
movimento da Física e da história da ciência moderna, com as tortuosas relações científicas
entre os pares através de debates, das discussões das evidências experimentais e de todas as
controvérsias geradas, bem como um movimento histórico-científico que trouxe profundas
modificações na maneira de ver o mundo.
Porém, é ainda merecedor de discussões o que se pretende com essa “nova” Física na
educação básica. (Rezende Jr., 2001)
E como qualquer outra manifestação científica, a FMC no EM também não se justifica
somente dentro das perspectivas de atualização curricular, mas porque entende-se que a Física
é parte da cultura contemporânea. A Física Moderna não traz em seu âmbito apenas o
conteúdo de Física ou de mais uma disciplina do currículo escolar. Ela carrega em sua
essência, assim como qualquer outra área do conhecimento humano, as características de um
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11.57
momento histórico e social que permeia toda forma de manifestação com componentes de
tradição e revolução. No sentido de uma atualização, as Ciências Naturais caracterizam-se não
somente como um produto “da natureza”, mas sim uma elaboração humana, com história,
portanto parte da cultura em contínua elaboração.
No âmbito justificacional, trabalhos têm indicado as beneficies da presença de elementos
de FMC em espaços de escolarização amplos (Alvetti, 1998; Terrazzan, 1994; Greca, 2000),
inclusive tem sido apresentada, conforme já apresentado anteriormente, por autores como
instrumento motivador para a escolha por carreiras científicas (Kalmus, 1992; Wilson, 1992;
Stannard, 1990). Porém, independentemente da opção dos alunos quanto ao seu futuro
profissional, e para além daqueles que terão a oportunidade de se aprofundarem e se
especializarem, é necessário voltar nossa preocupação com a Física escolar, pois é nesse
espaço, e talvez o único, onde ela é formalmente acessada, e onde se definirão os contornos
nos quais se dará o contato dos indivíduos com o mundo da Física.
Ainda que merecedora de críticas pontuais, as diretrizes educacionais brasileiras
formalizadas nas Diretrizes Curriculares Nacionais do Ensino Médio, Parâmetros Curriculares
Nacionais (PCN) e Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares
Nacionais (PCN+) constituíram-se como um grande avanço, porém, reafirma-se aqui que não
se trata simplesmente de incorporar conteúdos da Física do século XX nos já inchados
currículos escolares e livros didáticos, pois, uma mera adição de conteúdos dentro da
tradicional axiomatização da física, claramente não privilegiará os objetivos enunciados de
uma ciência escolar voltada à formação do cidadão contemporâneo.
Em âmbitos regionais, por exemplo, a Proposta Catarinense cita a necessidade
indiscutível de tratar de conhecimentos e teorias mais modernas, mesmo considerando a
fragilidade dos conhecimentos de física clássica pelos alunos e também pelos professores,
reportando-se, ainda, à necessidade de um trabalho para desenvolver, na didática específica da
física, formas de atender este aprendizado. (PCSC, 1998)
Ainda assim, era de se esperar que a Física na escola ajudasse a promover essa inclusão
cientifica básica, não somente para aqueles que irão seguir seus estudos específicos em Física,
mas para todos aqueles que terão, em sua grande maioria, o espaço escolar médio como
terminal. Isto parece não estar ocorrendo.
3.
FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA: UM BREVE HISTÓRICO
Cronologicamente, apesar de não haver um consenso que delimite os períodos clássicos,
modernos e contemporâneos, pode-se dizer que a Física Moderna se estabeleceu entre o final
do século XIX até a década de 40 e a Física Contemporânea, após o inicio da Segunda Guerra
Mundial até os dias atuais (Ostermann, 1999). O marco histórico da 2ª grande Guerra deve-se
ao fato do grande avanço científico e tecnológico decorrido neste período. Em um período
anterior a 1900 podemos agrupar os desenvolvimentos científicos da Física em um período
denominado de Clássico.
Historicamente, a Física Clássica, que compreende o conhecimento físico desenvolvido
até o final do século XIX não conseguia mais explicar, de modo adequado, diversos
fenômenos como: a estabilidade do átomo, a permanência dos elétrons orbitando em torno o
núcleo, a invariância da velocidade da luz e o espectro das radiações emitidas por um corpo
quente. Apesar disso são ainda incontestáveis todos os sucessos da Física Clássica.
Como propulsores da Física Moderna destacam-se a Teoria da Relatividade Restrita de
Einstein e os Quanta de Planck no final do século XIX. Seu impacto inaugurou um novo
período que modificou não somente a nossa visão de mundo, mas a visão da própria Física e
das tecnologias.
Anais do XXXIV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia
11.58
A Teoria da Relatividade de Einstein – que aborda situações em que corpos se deslocam a
velocidades próximas à da luz e, que ao mesmo tempo, derruba a idéia de tempo e espaço
absolutos – conjuntamente com os quanta de Planck tornaram possíveis a interpretação de
fenômenos atômicos e subatômicos que antes intrigavam muitos cientistas. Essa revolução
nos conceitos proporcionou intensos e profundos debates no âmbito das ciências exatas com
decorrências em áreas como a Filosofia, reestruturando de forma inigualável a Física no
século XX. Contudo, reafirmamos que a Física Clássica não foi e nem poderá ser
desconsiderada. Apenas os fenômenos que ela pode explicar foram limitados. Para ressaltar a
sua importância, basta lembrarmos da presença da Física Clássica na Física Contemporânea
em áreas como a Mecânica dos Fluidos e Sistemas Não Lineares, dentre outras.
A velha Física Quântica inaugurada por Planck, atua em dimensões microscópicas e em
grandes velocidades, próximas à da luz. Para os demais fenômenos, como por exemplo, para
explicar o movimento dos corpos comuns, como objetos que caem ou um satélite em órbita,
continuam valendo as leis da Mecânica Clássica. Dessa maneira, com a passagem da Física
Clássica para a Física Moderna, amplia-se o elenco de fenômenos que pode ser compreendido
e descrito. É preciso ressaltar que o grande sucesso da Era Quântica tem chamado muito a
atenção de diversas áreas, sendo que muitas aplicações e definições de termos da Física têm
aparecido de maneira ingênua e até perigosa3.
Por se tratar de uma teoria que descreve de forma eficiente o mundo a um nível de
precisão e detalhes sem precedentes na ciência, a Mecânica Quântica gerou, e ainda o faz,
certo grau de otimismo, sendo extremamente aceita apesar de suas controvérsias que
decorrem de seus pressupostos na atualidade pela comunidade científica:
“Pode-se afirmar com segurança que a Mecânica Quântica é a teoria científica
mais abrangente, precisa e útil de todos os tempos”. (Chibeni, 2001) 4
Os avanços obtidos através do desenvolvimento teórico e experimental da Física
Quântica e de toda a Física do século XX estão cada vez mais presentes em nosso dia-a-dia.
Esses elementos, frequentemente, passam despercebidos pela sociedade em geral, devido a
suas escalas micro ou nanoscópicas, mas estão inseridos tanto em medicamentos que agem
diretamente no ponto minimizando efeitos colaterais, como em pinturas antiarranhão para
automóveis e embalagens que aumentam a vida-de-prateleira dos alimentos. Ainda podemos
citar a energia nuclear, o microscópio eletrônico, o laser, o transistor, os radioisótopos na
medicina e os supercondutores.
4. OS CURSOS DE
CONTEMPORÂNEA
ENGENHARIA
E
A
FÍSICA
MODERNA
E
Assim como as ciências básicas e aplicadas, a Engenharia também é responsável por
tecnologias para o desenvolvimento da sociedade, sendo que desempenha um significativo
papel em todo o decorrer da história da humanidade. Pode-se dizer que suas contribuições
começaram com a capacidade do ser humano de dar formas a objetos naturais e a empregá-los
para determinados fins. Depois, com a expansão dos conhecimentos científicos e com a sua
3
Segundo Mota (2000, p.17, notas) a palavra Quântica tem sido empregada em livros de assuntos variados: O
direito quântico de Godofredo Telles Jr. (Direito); A cura quântica de Deepak Chopra (Medicina); Em busca da
empresa Quântica de Clemente Nóbrega (Negócios); O ser quântico de Zohar Danah (Auto-ajuda); Dos faraós a
física quântica de Ricardo de Bernardi (Esoterismo); A obra do artista – Uma visão holística do universo de frei
Betto; Psi quântico de Hermani Guimarães Andrade (Psicanálise).
4
Documento eletrônico - Revista Com ciência/SBPC http://www.comciencia.br/reportagens/fisica/fisica04.htm
acessado em 10/02/2006.
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11.59
aplicação aos problemas práticos, surge o engenheiro, que é resultado de uma evolução
ocorrida durante séculos.
A Engenharia ainda esteve presente em muitos outros momentos da história
desenvolvendo, dentre outras coisas, os sistemas de transporte e comunicação, sistemas de
produção, processamento e estocagem de alimentos, sistemas de distribuição de água e
energia. Criando instrumentos, informações, dispositivos ou processos, os engenheiros
contribuem para que se garanta ao homem um trabalho menos árduo e uma vida mais digna.
Contudo, a educação técnica e tecnológica compõe uma outra etapa da história.
Instituições de educação técnica surgiram em muitos países para dar instrução avançada em
Engenharia. No Brasil, a Engenharia foi introduzida através das atividades dos oficiaisengenheiros e dos mestres construtores de edificações civis e religiosas, sendo a Academia
Real Militar a primeira escola de Engenharia, criada em 1810. (Bazzo, 2000)
Com o passar das décadas, a educação científica e tecnológica de massas que atendessem
as necessidades imediatas se tornaram estruturais para o desenvolvimento de qualquer nação.
No Brasil, em uma perspectiva atual, de acordo com as Diretrizes Curriculares Nacionais para
os cursos de graduação em Engenharia (2001), espera-se que:
“o perfil dos egressos de um curso de engenharia compreenderá uma sólida
formação técnico científica e profissional geral que o capacite a absorver e
desenvolver novas tecnologias, estimulando a sua atuação crítica e criativa na
identificação e resolução de problemas, considerando seus aspectos políticos,
econômicos, sociais, ambientais e culturais, com visão ética e humanística, em
atendimento às demandas da sociedade”
Assim, o novo engenheiro deve estar qualificado a desenvolver tecnologias em favor das
transformações da sociedade nos mais variados setores, numa espécie de ciência
multidisciplinar. Num sentido amplo pode-se dizer que a Engenharia modifica constantemente
a sociedade, não apenas através do desenvolvimento tecnológico, mas pela mudança de
comportamento e pelas implicações sociais que estas inovações acarretam.
E para a execução de tarefas cada vez mais complexas e especificas, os Engenheiros estão
trabalhando conjuntamente com biólogos, médicos, químicos e físicos no intuito de partilhar o
conhecimento em todas as escalas, desde as visíveis até em matéria de interações atômicas e
moleculares, com as quais pode-se desenvolver, por exemplo, nas áreas de:
•
Ciências da vida: Nanomedicina (nanorobôs), tecidos artificiais, drogas
“inteligentes” que auxiliam no rápido diagnóstico da doença e submetem a
tratamentos não evasivos.
•
Tecnologias de Informação e Comunicação: microeletrônica de ultra
compactação, que com escalas significativamente pequenas, permitem a
manipulação de quantidades extremamente grandes associadas a rápidas
velocidades de processamento.
•
Energia, Transporte e Ambiente: nanopartículas e nanomateriais para a
conversão e armazenamento de energia, revestimentos resistentes à corrosão,
ecomateriais, pinturas antiarranhão, desenvolvimento de métodos corretivos
derivados das nanotecnologias que permitem a reparação de danos ambientais e a
despoluição (por exemplo, hidrocarbonetos na água ou solo).
Anais do XXXIV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia
11.60
•
Aeroespacial: sensores, materiais ultraleves e ultra resistentes, células solares de
elevado rendimento (Fortunato, p.8, 2005).
Através dos exemplos acima e muitos outros, é possível de se constatar que há elementos
da Física Moderna e Contemporânea nas mais diversas áreas da Engenharia, onde compete ao
profissional desta área – em parceria com profissionais de outras áreas ou não – possuir as
ferramentas básicas para desenvolvê-los ou, no mínimo, conhecimentos para discutir a sua
utilização em áreas distintas.
Ainda segundo Fortunato (2005), especialistas afirmam que o mercado para produtos das
nanotecnologias é atualmente de 2,5 milhões de Euros, mas que este poderá aumentar para
centenas de milhares de milhões de Euros até 2010 e mais tarde para a casa dos bilhões.
Galembeck5 (2005), por exemplo, distribui as aplicações das nanotecnologias de forma que
31% estão voltadas à área de materiais; 21% à área médica e farmacêutica; 14% a pesquisas;
11% à eletrônica; 7% a produtos de consumo e 16% a outras áreas.
Mesmo perante essa demanda de novos produtos e tecnologias, da grande abrangência em
diversas áreas e dos fortes investimentos atuais e previstos, muito pouco da FMC está
presente nos cursos de graduação em Engenharia, excluindo da formação profissional a
abordagem de conceitos importantes que propiciem a participação e competição destes
engenheiros no desenvolvimento de tecnologias decorrentes das ciências do século XX.
Para estabelecer um quadro com uma projeção da situação atual do país no que se refere à
formação de profissionais aptos ao desenvolvimento científico de todo esse patamar de
tecnologias e juntamente com as principais frentes de formação tecnológica, investigaremos
aqui as ementas e estruturas curriculares de aproximadamente 10% de todos os cursos de
graduação em Engenharia no Brasil, buscando detectar a presença de elementos
característicos da FMC nesse espaço de formação superior profissional.
5.
METODOLOGIA
As grades curriculares das Instituições6 de Ensino Superior (IES) selecionadas para a
análise dos cursos de graduação em diversas áreas de Engenharia foram escolhidas em função
da disponibilidade inicial de seus endereços eletrônicos no Guia de Universidades7, que
fornece o endereço eletrônico das Instituições de cada Estado separadamente, o que possibilita
uma coleta de dados regionalizada. O sistema de busca de instituições oferecido pelo
Ministério da Educação8 – MEC – também foi consultado para uma investigação mais
direcionada a estes cursos. Foram assim consultadas as ementas e programas tanto de
Instituições de Ensino Superior (IES) Privadas quanto Públicas, em todas as regiões do país.
É preciso ressaltar que muitas Instituições não fornecem seu ementário via internet, sendo
que as mesmas foram descartadas nesta fase inicial da pesquisa, cujo interesse maior é
caracterizar através de um quadro representativo dos cursos de Engenharia e não o de
consultar todas as IES e seus respectivos cursos. Foi considerado também por esta pesquisa
5
Documento eletrônico – Revista Plástico Moderno - http://www.plastico.com.br/revista/pm359/interplast2.htm
acessado em 10/02/2006.
6
Instituições Federais, Estaduais, Municipais, Particulares, Centros, Institutos e Fundações.
7
http://www.ufac.br/guiadeuniversidades/index.htm
8
http://www.educacaosuperior.inep.gov.br/funcional/busca_instituicao.stm
Anais do XXXIV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia
11.61
que somente através da nomenclatura da disciplina, não seria possível detectar a presença ou
ausência de elementos da Física Moderna e Contemporânea, portanto, os cursos que
disponibilizaram somente a estrutura curricular desprovido do ementário e programas não
fizeram parte desta fase.
6.
ANÁLISE DE DADOS
Foram analisadas as estruturas dos cursos de graduação em Engenharia de 177
Instituições de Ensino Superior sendo que somente 54 destas disponibilizaram o ementário,
resultando em 161 matrizes curriculares analisadas, de diversas áreas de Engenharia:
Mecânica, Elétrica, Eletrônica, Alimentos, Civil, Ambiental, Florestal, Química, Produção,
Materiais, Minas, Computação, Mecatrônica, Telecomunicação, Controle e Automação,
dentre outras. As disciplinas que caracterizaram a presença dos elementos da FMC nesses
cursos, na grande maioria, são introdutórias e de baixa carga horária (geralmente em torno de
60 horas/aula), abrangendo conteúdos tais como: Introdução à Mecânica Quântica, Noções de
Relatividade e Tópicos de Física Moderna. Desta forma poucas informações são
acrescentadas aos acadêmicos desses cursos, não garantindo os conhecimentos necessários
para o desenvolvimento de tecnologias – principalmente se considerado a complexidade e
implicações didáticas para a compreensão desses elementos da FMC – sendo que a
caracterização dessas disciplinas indica somente levantar um histórico do grande avanço
cientifico e tecnológico do século XX.
Os programas de disciplinas analisados, resultaram em um percentual superior a 10% de
todos os cursos de graduação em Engenharia do país9. Regionalmente, tal índice foi de 16%
para a região Sul, 9,5% da região Sudeste, 14,8% da região Centro-Oeste, 9,5% da região
Norte e 9,8% da região Nordeste.
Com base nos dados obtidos, constatou-se que a presença da Física Moderna e
Contemporânea é mais freqüente em cursos de Engenharia Mecânica, Elétrica e Civil,
provavelmente pelo fato de que esses cursos são mais voltados às áreas de eletrônica e
materiais onde, atualmente, há uma maior aplicação dos elementos da FMC. Entretanto,
cursos tais como os de Engenharia Ambiental e Agrícola, mesmo que com menor freqüência,
também apresentaram tópicos da Mecânica Quântica e da Teoria da Relatividade em suas
ementas, principalmente quando a IES possui tradição no que se refere à cursos de
Engenharia.
A distribuição dos cursos que possuem a FMC inserida em seus currículos apresentou
certa disparidade entre as regiões do país, havendo maior concentração em algumas delas
como pode ser conferido pela Tabela 1.
9
De acordo com os dados oferecidos pelo Sistema de Busca do MEC –
http://www.educacaosuperior.inep.gov.br/funcional/busca_curso.stm – consultado em 16/02/2006.
Anais do XXXIV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia
11.62
Tabela 1 – Detecção de elementos de FMC nos cursos de engenharia em regiões distintas
Região
Cursos de
Engenharia
(total)
Sul
Sudeste
Centro-Oeste
Norte
Nordeste
Total
285
829
74
74
184
1446
Ementas
analisadas
Total
%
46
79
11
7
18
161
16
9,5
24,8
9,5
9,8
11,13
Cursos que
abordam a FMC
Total
%
35
44
3
3
15
100
76,09
55,70
27,27
42,86
83,33
62,11
Cursos que não
abordam a FMC
Total
%
11
35
8
4
3
61
23,91
44,30
72,73
54,14
16,67
37,89
Uma análise comparativa por regiões pode ser também visualizada pelo gráfico a seguir:
Gráfico 1 - Presença de FMC em cursos de engenharia
distribuídos por regiões no País.
50
40
30
Sim
20
Não
10
0
SUL
SUDESTE
CENTROOESTE
NORTE
NORDESTE
Essa notável concentração de cursos que apresentam elementos da FMC em seus
currículos nas regiões Sul e Sudeste, provavelmente, deve-se ao fato da grande demanda de
cursos de Engenharia nessas regiões, que representam 77% de todo o ensino de Engenharia do
país, bem como a grande participação dessas regiões em Pesquisa e Desenvolvimento (P&D).
Segundo os Indicadores de Ciência, Tecnologia e Inovação em São Paulo (2004), em 2002
este estado apresentou gastos totais em P&D cerca de R$ 4 bilhões, correspondendo a 36,3%
do dispêndio nacional. De acordo com a base de dados SCIE do ISI – referência em nível
internacional10 -, em 2002 a produção brasileira foi de 15.846 artigos indexados (1,5% da
produção mundial), nesse mesmo período, a produção paulista foi de 8.538 artigos (0,8% da
produção mundial indexada na base SCIE). Ainda segundo os Indicadores de Ciência,
Tecnologia e Inovação em São Paulo, a produção científica das regiões Sul e Nordeste
também tem apresentado significativo crescimento. A desigualdade econômica também é um
fator que influi nessa disparidade científica e tecnológica. Guimarães Neto (1997) cita o
Levantamento de Oportunidades, Intenções e Decisões de Investimento Industrial no Brasil
10
Base de dados Science Citation Index Expanded (SCIE) do Institute for Scientific Information (ISI)
Anais do XXXIV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia
11.63
(1997/2000)11 que aponta a região Sudeste como a portadora do maior índice para
investimentos (64,3%) e a Centro-Oeste com o menos índice (1,2%). Apresenta também
alguns indicadores dessa desigualdade econômica: As regiões Sul e Sudeste apresentaram
elevados níveis de produtividade, desenvolvimento humano, saneamento básico, população
ocupada vinculada à previdência social e PIB – Produto Interno Bruto. Enquanto que as
regiões Nordeste e Norte apresentaram elevados índices na participação de pobres na
população e em participação de pessoas ocupadas que recebem até um salário mínimo.
Através da presente pesquisa, pode-se constatar que nas regiões norte, nordeste e centro-oeste
a grande maioria dos cursos oferecidos pelas IES são voltados às áreas de ciências humanas.
Em termos de Instituições Públicas ou Privadas, a distribuição desses cursos também
apresentou uma disparidade. As IES públicas apresentaram um maior índice de cursos que
abordam a FMC, talvez isto seja em função da tradição dessas Instituições em cursos de
Engenharia, como também pelo alto custo desses cursos que necessitam de laboratórios
especializados, o que requer investimentos de alto valor financeiro.
A distribuição dos cursos consultadas dentre as IES públicas e privadas pode ser
observada pela Tabela 2.
Tabela 2 – A FMC nas Instituições Públicas e Particulares
Não apresentam
Apresentam elementos da
FMC
elementos da FMC
IES Públicas
56
21
IES Particulares
Total
44
100
40
61
Total
77
84
161
Traçando um comparativo entre IES públicas e privadas, pode-se constatar que a rede
Pública de ensino apresentou um maior índice (73% contra 52% da Rede Privada) quanto à
presença da FMC no ementário e programas de seus cursos de Engenharia. Contudo esses
valores mais elevados devem estar relacionados ao fato de que nas Instituições Privadas a
demanda e a tradição dos cursos de Engenharia são mais significativas, abrangendo um
número mais expressivo de cursos oferecidos. Outro ponto interessante demarcado por essa
pesquisa é que geralmente quando a FMC é abordada em um determinado curso de uma
instituição, ela se encontra presente em todos os demais cursos de Engenharia,
independentemente da área, oferecidos por aquela Instituição. Referindo-se a esse ponto,
foram raras exceções encontradas onde a temática FMC, por exemplo, quando ofertada por
uma determinada instituição em um curso de engenharia elétrica, foi excluída de cursos como
Engenharia Ambiental ou Florestal.
7.
CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS
De acordo com a pesquisa realizada no ementário das disciplinas de diversas Instituições
de Ensino Superior pode-se constatar que já existe um número considerável de Instituições
que, por iniciativa própria, abordam a FMC em seus currículos. Contudo esses dados não
indicam necessariamente que a Física do século XX já esteja inserida satisfatoriamente no
Ensino Superior, principalmente se levarmos em consideração o grande número de
Instituições que não forneceram seu ementário e o caráter introdutório das disciplinas.
Tal fato configura-se como um grande problema principalmente em cursos voltados a
áreas tecnológicas, visto que os mesmos podem se encontrar na contramão da vanguarda.
11
Fonte: MICT – Secretaria de Política Industrial
Anais do XXXIV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia
11.64
Segundo o Grupo de Trabalho de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (2005) não
haverá um desenvolvimento tecnológico, industrial e de inovação tecnológica no país, sem a
presença de uma ciência vigorosa, moderna e de bases sólidas no campo das Engenharias.
Afinal, engenheiros competentes, atualizados e com amplo treinamento em pesquisa são a
condição essencial do avanço da pesquisa industrial e da criação de novos produtos, de novos
materiais e de serviços nas áreas tecnológicas. Para tanto, o ensino de graduação em
Engenharia deve ser modernizado e atividades de pesquisa interdisciplinares (com químicos,
físicos, biólogos, matemáticos, etc.) devem ser induzidas e apoiadas. A necessidade e
atualidade dessas propostas são confirmadas pelo sucesso de países emergentes em Ciência e
Tecnologia, como a Coréia do Sul, onde a quantidade e qualidade de engenheiros presentes no
processo de desenvolvimento e produção industrial são muito superiores à situação de nosso
país.
Neste caso, uma formação excluindo esses conceitos pode estar contribuindo para formar
consumidores profissionais de tecnologia, ou seja, profissionais que não estarão capacitados
para o desenvolvimento dessas tecnologias e que o torna inevitavelmente dependente de
grandes centros de desenvolvimento tecnológico, que se encontram principalmente em países
com tradição cientifica. E com a presença cada vez mais marcante da FMC em produtos que
utilizamos em nosso cotidiano, são evidentes os interesses e investimentos do mercado nessas
tecnologias, requerendo para tanto profissionais aptos a desenvolvê-las.
Finalizando, o objetivo central deste trabalho foi o de estabelecer um panorama da atual
situação do país no que se refere à educação para o desenvolvimento de tecnologias,
analisando tanto as Instituições que oferecem cursos de graduação em Engenharia quanto as
Diretrizes e propostas para a inserção de elementos da Física do Século XX em seus
currículos. Atingimos cerca de 10% dos cursos oferecidos em todo o país. Para uma próxima
fase dessa pesquisa, será realizado um levantamento de dados mais amplo, primeiramente
concluindo o mapeamento por Estados da Federação de forma que, mesmo as ementas de
Instituições que não estão disponíveis em seus sites, serão buscadas junto às coordenadorias e
responsáveis pelos cursos. Após essa primeira etapa, um comparativo com os centros
internacionais será realizado, com o intuito de ampliar a discussão da necessidade e
importância da inclusão programática de FMC em cursos voltados à área científica e
tecnológica e da respectiva pesquisa, visando o seu desenvolvimento e respectiva apropriação
conceitual por profissionais de áreas científicas e tecnológicas formados no Brasil.
Agradecimentos
Ao professor Mikael Frank Rezende Junior, orientador e amigo, pelo incentivo, atenção e
paciência ao longo do desenvolvimento deste trabalho.
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Anais do XXXIV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia
11.67
THE MODERN AND CONTEMPORARY PHYSICS AND THE
EDUCATION OF ENGINEERING: CONTEXT AND PERSPECTIVES
Abstract: The Modern and Contemporary Physics (MCP) all enclose the scientific and
technological advance developed in this area of knowledge from the end of century XIX with
the advent of the Restricted Relativity Theory by Einstein and the old Quanta Theory by
Planck (and all development of the Quantum Physics). Your impact inaugurated a new period
that not only modified our vision of world, but the vision of the Physics and the technologies.
However, is not always these elements are presents in the courses of technological areas, as
in the case of Engineering’s courses, where the absence of these elements can be suppress of
the technological formation all benefits of these topics. The present work consists of the
analysis of summaries and curricular structures of different Engineering graduation courses,
aiming to detect the presence of elements of the Physics of century XX, in intention to supply a
view with the main fronts of technological formation, accompanied of an analysis of the
Guidelines and proposals for the insert of these topics in the Superior Instruction. In this
work, it was verified that a great number of Institutions simply does not mention the MCP in
their curricular structures. And too that Institutions that approach such elements, do for own
initiative, once that a legislation does not have or proposals that regulate such approach,
Already in the High School Teaching, since 1960 it has been discussed proposals to insertion
of the MCP, but research has pointed that it still a lot of difficulties, as the teaching formation
and the lack of specific didactic materials.
Key-words: Education of engineering, High school education, Modern and Contemporary
Physics
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